煤矿工人安全知识—煤尘爆炸

　　一  煤尘爆炸需要哪些条件

　　煤尘爆炸是煤矿主要自然灾害之一。同时具备以下三个条件就可以发生煤尘爆炸：

　　①煤尘本身具有爆炸性。煤尘是否具有爆炸性，应当在井下采取煤样，送国家规定的鉴定单位进行煤尘爆炸性鉴定后确定。一般说来，无烟煤除个别情况外大多无爆炸性，而其它各类煤炭均属爆炸性煤尘。煤的碳化程度越低，挥发分产率越高，煤尘的爆炸性就越强。据爆炸性鉴定结果统计，我国90％以上的煤矿均有煤尘爆炸危险。煤尘发生爆炸时，粒径为1毫米及更小钓煤尘颗粒都能参与爆炸，但爆炸的主体是粒径小于0．075毫米的煤尘。

　　②浮游煤尘具有一定的浓度。煤尘能够发生爆炸的最低或最高浓度叫做爆炸的下限或上限浓度。低于下限浓度或高于上限浓度的煤尘都不会发生爆炸。不同种类的煤炭和不同的试验条件所得到的爆炸上下限浓度是不相同的，但一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为30～50克／立方米，上限浓度为1000—2000克／立方米，其中爆炸力最强的浓度为300～400克／立方米。井下空气中如果有瓦斯和煤尘同时存在，可以相互降低两者的爆炸下限，从而增加瓦斯煤尘爆炸的危险性。瓦斯浓度达到3．5％时，煤尘浓度只要达到6．1克／立方米就可以发生爆炸。

　　③具有点燃引爆煤尘的高温热源。煤尘爆炸的引爆温度一般为650—990°C，这种温度在井下各种作业地点是容易产生的。温度越高越容易引爆。空气中含氧量降低，则引爆温度升高，含氧量低于17％时，煤尘就不会爆炸。

 

　　二  煤尘爆炸的过程和特点

　　具有爆炸性的煤尘遇到火源时，火源周围煤尘迅速气化放出可燃性气体，这些气体与空气混合被点燃，燃烧的热量传递给附近的煤尘又使它们受热气化和燃烧，这种煤尘气化燃烧不断循环扩展开来，传播速度越来越快，最终使煤尘的燃烧转变为爆炸。在发生爆炸的地点，空气受热膨胀，空气密度变稀薄，在一个极短时间内形成负压区，外部空气在气压差的作用下向爆炸地点反流冲击，带来新鲜空气，这时爆炸地点如还有煤尘、瓦斯和火源，可能连续发生第二次爆炸，造成更大灾害。

　　煤尘爆炸可放出大量热能，爆炸火焰温度高达1600～1900℃，使人员和设备受到严重损害。煤尘爆炸时，爆源10～30米内的破坏程度较轻。在爆炸区内，离爆源越远，爆炸压力越高，爆炸破坏力越强。经实测的煤尘爆炸压力可达1925兆帕(相当于19个大气压)。在煤尘爆炸中，火焰的传播速度和爆炸冲击波速度越传越快，而冲击波越来越超前于火焰的传播。这样，巷道中的沉积煤尘先被冲击波扬起，尔后随即被火焰点燃爆炸，使爆炸不断向远处蔓延。经实测火焰传播速度为610～1800米／秒，而冲击波最高速度据计算可达2340米／秒。煤尘爆炸气体中有大量的二氧化碳和一氧化碳，灾区空气中一氧化碳含量可高达2％～3％，这是造成人员死亡的主要原因。结焦性的煤尘发生强爆炸时，有部分煤尘被焦化而形成焦炭皮渣或粘块附着于支柱的背风侧，而迎风侧有烧痕；在弱爆炸时，皮渣与粘块在支柱的迎风侧。

 

　　三  引起煤尘爆炸的原因

　　我国大多数煤矿属于具有煤尘爆炸危险的矿井。在矿井生产过程中，有不少作业时间和地点可能产生高浓度浮游煤尘达到煤尘爆炸的浓度下限。如在煤层中放炮时及放炮后的短时间内，煤炭受剧烈破碎并将附近的沉积煤尘扬起，迅速使悬浮的煤尘达到爆炸下限浓度；在煤仓及溜煤眼上下口、在井下翻车机等运煤容器集中卸载地点以及综采放顶煤的放煤口附近常有可能被引爆的浮游煤尘。特别是矿井巷道中普遍有大量连续沉积的落尘，这些煤尘如果重新飞扬在空气中就可迅速达到爆炸下限的浓度，这是许多局部性事故迅速扩大成为区域性乃至全矿性特大恶性事故的主要原因。矿井可以引起煤尘爆炸的火源是经常可能发生的，如放炮火源、电气火花、碰撞火花或局部的火灾或沼气爆炸等。

　　引爆煤尘的直接原因常见的有以下几种：①使用不符合安全要求的炸药在煤层中放炮，放炮火焰把爆破后扬起的煤尘引爆；②不适当地使用毫秒雷管或在煤层中使用段发雷管，使后起爆的爆破火焰点燃先起爆形成的高浓度煤尘和沼气；③违章放炮，如不掏炮眼煤粉、不装炮泥和水炮泥、用可燃物代替炮泥、放炮前不洒水冲尘等，使放炮出现明火；④在煤层中放连珠炮，用多根导线或多台发爆器连续放炮；⑤在有煤尘沉积的地点放明炮或放炮处理堵仓；⑥翻车机附近的电气火花引爆集中卸载的飞扬煤尘；⑦斜井跑车碰撞火花点燃飞扬煤尘；⑧局部火灾或瓦斯爆炸引爆被吹扬起来的沉积煤尘。

 

　　四　 煤尘爆炸事故实例

　　人们虽然已经掌握了煤尘爆炸的条件和引起爆炸的原因等知识，但是在煤矿生产中仍然有人对煤尘爆炸的危险性认识不足，沼气超限时警惕性较高，而煤尘浓度很高、沉积煤尘很多时却不那么重视。实际生产过程中，煤尘爆炸的事故时有发生，且危害极大。国内外一些较大的煤尘爆炸事故实例：

　　①远在1906年法国古利耶尔煤矿由于药包爆炸引燃附近飞扬起来的煤尘并发生爆炸，尔后又因井巷中沉积煤尘不断被冲击波吹起而传播了爆炸，迅速使事故扩展到全矿，蔓延井巷长度100公里，死亡1099人。事故后经过两年才恢复生产。

　　②1942年我国本溪煤矿发生历史上最大的煤尘爆炸。事故前由于井下停电而引起瓦斯积聚，恢复供电时，电气火花引起积聚瓦斯爆炸后又引燃了被扬起的井巷沉积煤尘，发生全井规模的煤尘爆炸，1549人死亡，伤残246人。

　　③1963年日本三池煤矿发生跑车事故，井筒内沉积煤尘被扬起，由矿车和轨道的高速摩擦热点燃爆炸，死伤1290人。

　　④1960年山西大同局老白洞煤矿在井底车场14号井翻笼附近，由架线式机车产生的电火花将周围高浓度的浮游煤尘点燃爆炸，死亡684人，系建国以来最大的煤尘爆炸事故。

　　⑤1968年至1969年在山东新汶局连续发生两次特大煤尘爆炸事故。该局华丰矿在煤巷掘进中第一茬炮扬起煤尘，第二茬炮残药着火引爆煤尘，死亡108人，伤64人；该局潘西矿由于风量不足，电机车产生电火花引爆积聚的煤尘，死亡115人。

 

　　我国国有重点煤矿657处矿井中，有煤尘爆炸危险矿井567处，约占88％。在地方国有年产3万吨以上煤矿中也有700处矿井具有煤尘爆炸的危险，而矿井瓦斯和煤尘爆炸常常伴随发生，更增加了煤尘爆炸的危险性。据1983年至1994年的统计，全国重点和地方煤矿中，仅一次死亡3人以上的瓦斯煤尘爆炸事故发生690起，平均每月发生5起以上，其中一次死亡10人以上的特大事故121起，平均每月发生一起。